МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
Кафедра ЕОМ
Звіт
про виконання лабораторної роботи № 3
з курсу „ Системне програмування”
ВИКОРИСТАННЯ МАТЕМАТИЧНОГО СПІВПРОЦЕСОРА
Мета: познайомитися з принципами роботи математичного співпроцесора і використати його можливості для обчислення арифметичних виразів.
ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
Математичний співпроцесор запускається центральним процесором. Після запуску він виконує всі обрахунки самостійно і паралельно з роботою центрального процесора. Якщо центральний процесор направляє наступну команду співпроцесору в той момент, коли співпроцесор ще не закінчив виконання попередньої команди, центральний процесор переводиться в стан очікування. Якщо ж співпроцесор не зайнятий, центральний процесор, направивши команду співпроцесору, продовжує свою роботу, не очікуючи завершення обрахунку. Послідовне розташування команд співпроцесора і центрального процесора в коді програми створюють ілюзію послідовного їх виконання. Простіше кажучи можлива така ситуація, що коли центральний процесор звернеться до комірки пам’яті, куди арифметичний співпроцесор повинен був записати результат своїх обчислень і якщо співпроцесор ще не закінчив обрахунки то результату там не буде. Однак є спеціальні засоби синхронізації (команда FWAIT).
Префікс команд та адресація операндів
Команди які призначенні для виконання співпроцесором, записуються в програмі як звичайні машинні команди центрального процесора, але всі вони починаються з байта, який відповідає команді центрального процесора ESC. Зустрівши таку команду, процесор передає її співпроцесору, а сам продовжує виконання програми з наступної команди.
Асемблерна мнемоніка всіх команд співпроцесора починається з букви F, наприклад: FADD, FDIV, FSUB и так далі. Команди співпроцесора можуть адресувати операнди, аналогічно звичайним командам центрального процесора. Операндами можуть бути або дані, які розміщуються в основній пам’яті комп’ютера, або внутрішні регістри співпроцесора.
Для команд арифметичного співпроцесора можливі всі види адресації даних, які використовуються центральним процесором.
Формати даних
Математичний співпроцесор може обробляти дані в форматі з плаваючою комою і цілі числа.
Дійсні числа. В загальному вигляді дійсні числа в загальних обрахунках можна записати наступним чином:
(знак)(мантиса)*10(знак)(порядок)
Наприклад: -1.35*105 (мінус одна ціла тридцять п’ять сотих, помножені на десять в п’ятому степені).
Тут знак: мінус, мантиса: 1.35, порядок: 5. Порядок теж може мати знак.
Важливим є таке поняття, як нормалізоване представлення чисел: якщо ціла частина мантиси числа складається з однієї цифри, не рівної нулю, то число з плаваючою крапкою називається нормалізованим. Перевага використання нормалізованих чисел полягає в тому, що для фіксованої розрядної сітки числа (тобто для фіксованої кількості цифр в числі) нормалізовані числа мають найбільшу точність. Крім того, нормалізоване представлення виключає неоднозначність, яка може виникнути через те, що кожне число з плаваючою крапкою може бути представлене різними (ненормалізованими) способами (наприклад: 123.5678*10^5 = 12.35678*10^6 = 1.235678*10^7 = 0.1235678*10^8 ).
При програмуванні на мовах високого рівня зустрічається наступне представлення чисел з плаваючою крапкою:
(знак)(мантиса)E(знак)(порядок)
Наприклад, -5.35E-2 означає число -5.35*10-2 (мінус п’ять цілих тридцять п’ять сотих, помножені на десять в мінус другому ступені).
Арифметичний співпроцесор може працювати з дійсними числами в трьох форматах:
- одинарної точності (4 байти)
- подвійної точності (8 байт)
- розширеної точності (10 байт)
При будь-якому представленні. старший біт визначає знак дійсного числа: 0 - додатне число, 1 – від’ємне число. Всі числа, рівні по модулю, відрізняються лише цим бітом, оскільки для представлення від’ємних чисел доповняльний код не використовується, на відміну від центрального процесора.
Арифметичний співпроцесор працює з нормалізова...